KR101734063B1 - 금속 슬리브를 가진 피스톤 펌프의 피스톤 - Google Patents

Abstract

유입 밸브가 해당 밸브 시트(22)와 함께 형성된 차량 브레이크 장치의 피스톤 펌프용 피스톤(10)에서 피스톤(10)은 본 발명에 따라 유입 밸브의 밸브 시트(22)를 형성하는 금속 슬리브(20)가 배치된 사출 성형부 또는 변형부로서 형성된다.

Description

금속 슬리브를 가진 피스톤 펌프의 피스톤{Piston of piston pump with metal sleeve}

본 발명은 유입 밸브가 해당 밸브 시트와 함께 형성된, 차량 브레이크 장치용 피스톤 펌프의 피스톤에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 피스톤을 포함하는 피스톤 펌프 및 차량 브레이크 장치용 피스톤 펌프의 피스톤의 제조 방법에 관한 것이다.

최근의 차량 브레이크 장치는 차량, 예컨대 승용차 또는 화물차에서 상기 차량의 브레이크 시스템에 조절된 브레이크 압력을 제공하기 위해 사용되는 유압 유닛을 포함한다. 브레이크 시스템의 메인 실린더에서 특히 차량의 운전자에 의해 브레이크 페달을 통해 브레이크 압력이 형성된다. 이러한 브레이크 압력의 크기를 조절하여 공급하기 위해 유압 유닛은 다수의 펌프 부재들, 모터 및 다수의 밸브들을 가진 펌프를 포함한다. 밸브들은 일반적으로 전자기식으로 조절되므로, 개별 브레이크 또는 브레이크 회로에 상이한 브레이크 압력이 제공될 수 있다. 펌프는 일반적으로 피스톤 펌프이고, 상기 피스톤 펌프의 경우 피스톤은 실린더 내에서 이동할 수 있다. 피스톤의 이동은 2개의 주기로 이루어진다. 제 1 주기에서는 송출될 유체, 예컨대 브레이크액이 유입 밸브를 통해 흡입된다. 제 2 주기에서는 유체가 배출 밸브를 통해 배출된다. 상기 펌프의 피스톤은, 펌프 내의 높은 유압력 상태를 유지하기 위해 일반적으로 금속 재료로 제조된다. 이러한 피스톤의 제조를 위해서는 다수의 제조 단계들이 필요하다. 예컨대 금속 박판이 디프드로잉 가공된 후에 필요한 개구들은 절삭에 의해 형성된다. 실린더 내에서 마찰- 및 마모 없는 운동이 가능하도록, 피스톤은 종종 예컨대 탄소로 코팅된다. 이러한 추가의 복잡한 방법은 제조 공정을 늘리고 제조 비용을 높인다.

DE 100 22 811 A1호에는 외부 부분과 삽입된 내부 부분으로 이루어진 피스톤 펌프의 피스톤이 공개되어 있다. 외부 부분과 내부 부분은 박판 디프드로잉 가공에 의한 슬리브 형태의 변형부로서 제조된다.

본 발명의 목적은, 공지된 펌프 피스톤에 비해 높은 품질을 갖고 간단한 제조 공정에 의해 비용 감소도 가능한 차량 브레이크 시스템용 피스톤 펌프의 피스톤을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 청구범위 제 1 항에 따른 피스톤 펌프의 피스톤 및 청구범위제 6 항에 따른 피스톤 펌프에 의해 달성된다. 또한, 상기 목적은 청구범위 제 7 항에 따른 피스톤의 제조 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항에 제시된다.

본 발명에 따라, 유입 밸브가 해당 밸브 시트와 함께 형성되고, 상기 피스톤은 금속 슬리브가 배치된 사출 성형부로서 또는 변형부로서 형성되고, 상기 금속 슬리브에 의해 유입 밸브의 밸브 시트가 형성되는, 차량 브레이크 시스템용 피스톤 펌프의 피스톤이 제공된다.

본 발명에 따라, 피스톤은 사출 성형부 또는 변형부로서 제조된다.

사출 성형에 의해 피스톤의 매우 매끄러운 표면이 형성될 수 있다. 이를 위해, 특히 매끄러운 몰드가 사용될 수 있다. 피스톤의 매끄러운 표면은 피스톤 펌프의 작동 시 피스톤 자체에 및/또는 인접한 펌프 부재들에서의 마모 증가를 저지한다. 또한 상기 몰드는 바람직하게, 의도대로 예컨대 개구 또는 홈을 가진, 캐스팅 완료된 피스톤을 위한 표면 프로파일이 사출 성형 시 이미 제조될 수 있도록 형성될 수 있다.

변형 시 반제품은 의도대로 피스톤의 달성하려는 형태로 변형될 수 있다. 추후 피스톤의 표면 프로파일을 가진 반제품이 준비될 수 있다. 따라서 예컨대 개구가 반제품 내에 가공될 수 있다. 이는 완성된 피스톤에서 추가로 필요로 하는 가공 단계를 절감시킨다.

본 발명에 따른 피스톤에 금속 슬리브를 포함하는 유입 밸브가 형성된다. 이러한 금속 슬리브는 피스톤의 사출 성형된 또는 변형된 베이스 부재에 장착된다. 피스톤의 베이스 부재는 바람직하게 금속 슬리브와는 다른 재료로 제조된다. 특정 목적을 달성하기 위해, 2가지 상이한 재료를 사용함으로써, 예컨대 플라스틱 베이스 부재를 포함하는 슬리브의 금속에 의해 상이한 재료 특성들이 서로 조합될 수 있다. 따라서 금속 밸브 시트에 의해 플라스틱 밀봉 시트보다 더 장시간의 수명이 구현될 수 있다. 동시에 피스톤 운동 시 피스톤의 개선된 중량 분포가 이루어진다. 피스톤은 흔들거리지 않는다.

또한, 금속 슬리브는 유입 밸브의 밸브 시트로서 이용된다. 금속으로 이루어짐으로써 더 높은 압력이 구현될 수 있다. 유입 밸브는 마모 또는 변형에 대해서도 민감하지 않다.

피스톤 펌프의 본 발명에 따른 피스톤의 바람직한 제 1 실시예에 따라, 금속 슬리브는 사출 성형부 또는 변형부로서 형성된 피스톤 내로 압입된다.

피스톤 내로 금속 슬리브를 압입하는 경우, 일반적으로 비형상-끼워 맞춤(non-positive) 방식의 결합이 이루어진다. 이러한 결합 방식에 의해 본 발명에 따라 바람직하게 2개의 상이한 재료들로 제조된 피스톤이 매우 저렴하게 생산될 수 있다. 금속 슬리브는 사출 성형 및 변형 후에 피스톤 내로 압입될 수 있다.

피스톤 펌프의 본 발명에 따른 피스톤의 바람직한 제 2 실시예에 따라 금속 슬리브는 사출 성형부로서 형성된 피스톤 내로 사출된다.

피스톤의 사출 성형 시 금속 슬리브는 제조 공정 동안 이미 피스톤 내로 사출될 수 있다. 이를 위해 금속 슬리브는 사출 성형 몰드 내로 삽입되고, 사출 성형된 재료에 의해 비형상-끼워맞춤 방식으로 및/또는 형상-끼워맞춤 방식으로 피스톤의 베이스 부재와 결합된다. 하나의 제조 단계에서 피스톤은 이렇게 완성된다.

피스톤 펌프의 본 발명에 따른 피스톤의 바람직한 제 3 개선예에 따라 사출 성형부 또는 변형부로서 형성된 피스톤에 홈 형태의 적어도 하나의 방사방향 개구가 형성된다.

피스톤 펌프의 피스톤은 개선예에 따라 적어도 하나의 방사방향 개구를 갖는다. 개구 또는 개구들은 유체가 흐를 수 있는 것으로 고려된다. 개구가 홈으로서 형성됨으로써, 원형 개구를 형성하기 위해, 지금까지 복잡하게 제조된 횡 보어가 생략된다. 또한, 본 발명에 따라 선택된 제조 방법과 조합하여 방사방향 개구는 홈으로서 특히 저렴하게 제조될 수 있다. 따라서 홈은 예컨대 이미 사출 성형 몰드에서 프로파일로서 형성될 수 있다. 대안으로서, 변형 시 홈은 브로치 기계에 의해 재료 내로 브로치 되거나 또는 변형 동안 예컨대 롤러 프레스에 의해 압입될 수 있다.

피스톤 펌프의 본 발명에 따른 피스톤의 바람직한 제 4 개선예에 따라, 피스톤에 고압 밀봉링 및/또는 밸브 케이지가 제공되고, 이들은 사출 성형부로서 형성된다.

고압 밀봉링 및/또는 밸브 케이지는 제조 단계에서 피스톤의 사출 성형 시 직접 함께 사출된다. 따라서 하나의 제조 단계에서 완성된 피스톤 펌프가 얻어진다. 시간이 많이 걸리고 비용을 발생시키는 추가 제조 단계들은 생략된다.

본 발명에 따른 피스톤 펌프에 전술한 목적의 달성을 위해 바람직하게 이러한 본 발명에 따른 피스톤이 장착된다.

또한, 상기 목적은 본 발명에 따라 차량 브레이크 장치용 피스톤 펌프의 피스톤의 제조를 위한, 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 달성된다:피스톤에 유입 밸브를 해당 밸브 시트와 함께 형성하는 단계 및 유입 밸브의 밸브 시트를 형성하는 금속 슬리브가 배치된 사출 성형부 또는 변형부로서 피스톤을 형성하는 단계.

따라서 본 발명에 따른 방법의 바람직한 개선예들은 전술한 피스톤의 제조를 위한 것이다.

본 발명에 따른 해결책의 실시예는 하기에서 첨부된 개략적인 도면을 참고로 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 피스톤의 측면 사시도.
도 2는 도 1에 따른 피스톤의 종단면을 도시한 사시도.
도 3은 해당 펌프의 펌프 하우징에 배치된, 도 1에 따른 피스톤의 종단면도.

도 1 및 도 2에는 실질적으로 원통형으로서 형성된 피스톤(10)이 도시된다. 피스톤(10)은 방사방향으로 연장된 링 홈(12)을 갖는다. 링 홈(12)은 피스톤(10)을 2개의 영역으로 나눈다. 도 1 좌측에 있는 솔리드 바디 영역에서 피스톤은 중실 바디로서 형성된다. 도 1 우측에 있는 중공 바디 영역에서 피스톤(10)은 횡단면이 원형인 벽(14)을 가진 중공 실린더형 바디로서 형성된다. 중공 바디 영역의 외측 단부면에 고압 밀봉 링(16)이 형성되며, 상기 고압 밀봉 링(16)에 케이지(18)가 형성된다. 피스톤(10)은 플라스틱으로 사출성형 된다. 바람직하게 고압 밀봉링(16)과 케이지(18)는 하나의 제조 과정에서 피스톤(10)의 베이스 부재와 함께 제조된다.

또한, 사출 성형 동안 해당(도시되지 않은) 캐스팅 몰드 내로 삽입된 금속 슬리브(20)는 피스톤(10)에 사출 성형 되었다. 이로 인해 금속 슬리브(20)와 피스톤(10)은 비형상-끼워 맞춤 방식으로 결합된다. 금속 슬리브(20)는 특히 피스톤(10)의 중공 바디 영역 내로 사출되고, 마찬가지로 원통형 중공 바디로서 형성된다. 피스톤(10)과 금속 슬리브(20)는 동일한 내경을 갖는다. 금속 슬리브(20)는 피스톤(10)으로부터 고압 밀봉링(16)을 통해 케이지(18)의 내부 공간 내로 돌출한다. 이 경우 금속 슬리브(20)의 단부면은 밸브 시트(22)를 형성한다.

케이지(18)의 내부 공간에 길이방향 축선(24)의 방향으로 연장된 나선형 스프링(26)이 지지된다(도 3 참조, 도 1 및 도 2에는 편의상 도시되지 않음). 나선형 스프링(26)은 예비 응력을 받고, 스프링력으로 볼형 폐쇄체(28;도 2 및 도 3 참조, 도 1에는 도시되지 않음)를 밸브 시트(22)로 가압한다. 이로 인해 폐쇄체(28)는 개구(30)를 폐쇄한다.

피스톤(10)의 벽(14)에 다수의 개구들(32)이 제공된다. 각각의 개구(32)는 홈으로서 형성된다. 상기 개구들(32)은 치수로서 길이, 폭 및 깊이를 갖는다. 길이는 대략 폭의 3배이고, 깊이는 피스톤(10)의 벽(14)의 두께에 상응한다. 유체, 여기에서는 브레이크액이 개구(32)를 통해 흐를 수 있다. 개구(32)의 길이방향 측면은 피스톤(10)의 길이방향 축선(24)에 대해 평행하게 정렬된다.

도 3은 본 발명에 따른 (도시되지 않은) 피스톤 펌프의 해당 펌프 하우징(34) 내의 피스톤(10)을 도시한다. 피스톤(10)의 중공 바디 영역의 단부면은 유체로 채워진 공간(36)을 향한다. 공간(36)은 펌프 하우징(34)에 의해 제한되고 피스톤(20)에 대향 배치된 단부면에 개구(38)를 갖는다. 상기 개구(38)에 체크 밸브(40)가 형성된다. 체크 밸브(40)는 공간(36)에서 작용하는 압력에 따라 개구(38)를 개방하거나 또는 폐쇄한다.

펌프 하우징(34)과 피스톤(10) 사이에 복귀 스프링(42)이 배치된다. 복귀 스프링(42)은 예비 응력을 받고, 상기 복귀 스프링의 한 단부는 펌프 하우징(34)에 지지된다. 복귀 스프링(42)의 다른 단부는 고압 밀봉링(16)을 가압한다.

도 3의 좌측에 있는 피스톤(10)의 솔리드 바디 영역의 단부면에서 상기 피스톤은 (도시되지 않은) 편심기에 의해 구동된다. 이러한 구동에 의해 피스톤(10)은 펌프 하우징(34) 내에서 왕복 운동하고, 따라서 제 1 또는 제 2 행정을 실시한다. 제 1 행정 시 피스톤(10)은 복귀 스프링(42)의 스프링력에 대항해서 화살표(44)의 방향으로 이동된다. 행정에 의해 공간(36)에서 나온 브레이크액이 체크 밸브(40)에 의해 압축된다. 화살표(46)의 방향으로 힘을 야기하는 유압력이 폐쇄체(28)에 작용한다. 상기 힘은 나선형 스프링(26)에 의해 폐쇄체(28)에 가해진 스프링력을 지원한다. 이로 인해 개구(30)는 밀봉 폐쇄된다.

제 2 행정 동안 피스톤(10)은 복귀 스프링(42)의 스프링력에 의해 구동되어 화살표(46)의 방향으로 이동된다. 이러한 이동에 의해 공간(36)에 흡입력 또는 저압이 발생한다. 이러한 흡입력에 의해 폐쇄체(28)에 화살표(44)의 방향으로 작용하는 힘이 발생한다. 이로 인해 폐쇄체(28)는 밸브 시트(22)로부터 들어 올려지고, 유체는 개구(30)와 케이지(18)를 통해 공간(36) 내로 흐른다. 동시에 유체는 개구(32)를 통해 피스톤(10)의 내부로 흐른다. 공간(36)과 피스톤 내부 사이에서 제 2 행정에 의해 발생하는 압력 강하는 공간(36) 내로 흐르는 유체에 의해 다시 보상된다. 공간(36)은 다음 행정의 시작 시 상응하게 다시 유체로 채워진다.

10 피스톤
16 고압 밀봉링
20 슬리브
22 밸브 시트

Claims (11)

1. 밸브가 해당 밸브 시트(22)와 함께 형성되고, 피스톤(10)은 슬리브(20)가 배치된 사출 성형부 또는 변형부로서 형성되고, 상기 슬리브(20)에 의해 밸브의 밸브 시트(22)가 형성되는, 피스톤.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리브(20)는 금속으로 이루어지고, 사출 성형부 또는 변형부로서 형성된 피스톤(10) 내로 압입되는 것을 특징으로 하는, 피스톤.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리브(20)는 금속으로 이루어지고, 사출 성형부로서 형성된 피스톤(10) 내로 사출되는 것을 특징으로 하는, 피스톤.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 사출 성형부 또는 변형부로서 형성된 상기 피스톤(10)에 홈 형태의 적어도 하나의 방사 방향 개구(32)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 피스톤.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(10)에 고압 밀봉링(16) 및/또는 밸브 케이지(18)가 배치되고, 이들은 사출 성형부로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 피스톤.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 피스톤을 가진 피스톤 펌프.
7. 피스톤(10)의 제조 방법으로서,
   - 밸브를 해당 밸브 시트(22)와 함께 상기 피스톤(10)에 형성하는 단계 및
   - 상기 피스톤(10)을 상기 밸브의 상기 밸브 시트(22)를 형성하는 슬리브(20)가 배치된 사출 성형부 또는 변형부로서 형성하는 단계를 포함하는, 피스톤의 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 슬리브(20)는 금속으로 이루어지고, 사출 성형부 또는 변형부로서 형성된 상기 피스톤(10) 내로 압입되는 것을 특징으로 하는, 피스톤의 제조 방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 슬리브(20)는 금속으로 이루어지고, 사출 성형부로서 형성된 상기 피스톤(10) 내로 사출되는 것을 특징으로 하는, 피스톤의 제조 방법.
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 사출 성형부 또는 변형부로서 형성된 피스톤(10)에 홈 형태의 적어도 하나의 방사방향 개구(32)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 피스톤의 제조 방법.
11. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(10)에 고압 밀봉링(16) 및/또는 밸브 케이지(18)가 제공되고, 이들은 사출 성형부로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 피스톤의 제조 방법.
    

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